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镎為(wei)93號元(yuan)素。銀白(bai)色金屬，有放射性。密度(du)18.0~20.45g/cm3。熔點(dian)640℃，沸(fei)點(dian)3902℃。空氣中(zhong)緩(huan)慢地(di)被氧化。在(zai)50℃時能與氫反應生成(cheng)(cheng)黑色片(pian)狀氫化物(wu)，化學性質(zhi)與鈾相(xiang)似(si)，溶(rong)于鹽酸。在(zai)水溶(rong)液中(zhong)顯示出五種氧化態：Np3+（淡紫色）、Np4+（黃綠(lv)色）、NpO2+（綠(lv)藍色）、NpO?2+（粉紅色）。镎在(zai)自然界中(zhong)幾(ji)乎不存(cun)(cun)在(zai)，通常由人工制成(cheng)(cheng)，這(zhe)(zhe)是因為(wei)237Np的(de)半衰期是2.2×10?年(nian)，比地(di)殼形成(cheng)(cheng)的(de)年(nian)齡少三個(ge)數量級。只有在(zai)鈾礦中(zhong)存(cun)(cun)在(zai)極微量，這(zhe)(zhe)是由鈾衰變(bian)后的(de)游(you)蕩中(zhong)子產(chan)生的(de)。同位素239Np半衰期僅2.35天。

加州(zhou)大學(xue)伯克利(li)分校教授埃(ai)德溫(wen)·麥克米倫和艾貝爾(er)森于1940年在伯克利(li)首次合成(cheng)镎元素。

發現簡史

名稱由來：得(de)名于海王星的名字“Neptune”；發現(xian)地點(dian)：美國

1940年，由(you)麥克米倫（E.M.McMillan）和艾貝爾森（P.H.Abelson）用中(zhong)子(zi)轟擊鈾獲(huo)得半衰期為(wei)2.3天的239Np。

化學家們尋找93號元(yuan)素(su)的(de)工作在20世(shi)紀(ji)20年代里(li)就已經(jing)開始(shi)了。當時這(zhe)個元(yuan)素(su)按(an)預(yu)定被放置在第VIIB族元(yuan)素(su)，屬于錳副族。所以曾經(jing)有(you)科學家企圖從軟錳礦中發(fa)現這(zhe)一(yi)元(yuan)素(su)，但沒有(you)成功。今天的(de)93號元(yuan)素(su)镎被列在錒系元(yuan)素(su)中。

由于(yu)核(he)裂變產生許(xu)多(duo)碎片，不少自然界不存在(zai)的(de)元素(su)(su)(su)從(cong)這(zhe)些(xie)碎片中(zhong)陸續被發(fa)現，還有(you)許(xu)多(duo)已知元素(su)(su)(su)的(de)同位素(su)(su)(su)也從(cong)這(zhe)些(xie)碎片中(zhong)找到。它成了(le)一個元素(su)(su)(su)的(de)“聚寶盆(pen)”。

镎就是從這個“聚寶(bao)盆”中發現(xian)的(de)(de)。1939年(nian)春(chun)，美國(guo)物理學(xue)家麥(mai)克米倫(lun)在分析鈾裂變產物時發現(xian)了(le)痕量半衰期(qi)為2.3天(tian)和輻射(she)(she)很強的(de)(de)放射(she)(she)性物質。他請化(hua)學(xue)家艾(ai)貝爾森幫助分析，確定(ding)了(le)它(ta)(ta)就是93號元(yuan)素(su)(su)。它(ta)(ta)的(de)(de)化(hua)學(xue)性質不與(yu)錸相似，而(er)與(yu)鈾、釷相似。他們(men)用海王星的(de)(de)名字（Neptune）來命名它(ta)(ta)為neptunium，元(yuan)素(su)(su)符號定(ding)為Np。

镎的(de)發現突破了古典(dian)元(yuan)素周期表的(de)界限，為鈾后(hou)元(yuan)素，或稱(cheng)超(chao)鈾元(yuan)素中其他元(yuan)素的(de)發現闖(chuang)開了道路，為奠定(ding)現代(dai)元(yuan)素周期系和建立錒系元(yuan)素奠定(ding)了基(ji)礎。它是第(di)一個被(bei)發現的(de)人(ren)工合成的(de)超(chao)鈾元(yuan)素。

它最早是在(zai)1940年合成(cheng)的(de)。而在(zai)鈾礦中，鈾-238會先捕獲中子成(cheng)為鈾-239，再透過β衰變成(cheng)為镎-239(半(ban)衰期2.35天)。所以在(zai)天然環境(jing)中只有(you)在(zai)鈾礦中有(you)極(ji)微(wei)量的(de)镎存在(zai)。

物理性質

镎(na)（臺灣、港澳譯作錼，舊譯作釢(nai)）是一(yi)種(zhong)放射(she)性化(hua)學元素 。它的化(hua)學符號是Np，它的原(yuan)子序數是93，屬于錒系(xi)元素之(zhi)一(yi)。

镎的(de)拼音名(ming)(ming)稱是海王星的(de)意思。比對它之(zhi)前(qian)的(de)鈾，是以天王星為名(ming)(ming)。

镎-237是最穩定的(de)同(tong)位(wei)素，它的(de)半衰(shuai)期有(you)2,144,000年。

【元素名稱(cheng)】 镎(na)（拼音ná,英(ying)文名 Neptunium ）

【元素符號】 Np

【元素原子量】

【元素(su)類型(xing) 】 金屬(shu)

【相對原子質(zhi)量(liang)】237.048

【常(chang)見化合價】 +3,+4,+5,+6

【電負性】1.36

【外圍(wei)電(dian)子排布】5f?6d17s2

【核外電子排(pai)布】 2，8，18，32，23，8，2

【核電荷數(shu)】93

【同位素及放射線(xian)】Np-235[1.08y] Np-236[155000y] Np-236m[22.5h] Np-237(放 α[2140000y]) Np-238[2.11d] Np-239[2.35d] Np-240[1.03h] Np-240m[7.22m]

【電子(zi)親合和能(neng)】0 KJ·mol-1

【第一(yi)電離能】600 KJ·mol-1

【第二(er)電離(li)能(neng)】0 KJ·mol-1

【第(di)三電(dian)離能】0 KJ·mol-1

【單質密度】20.45 g/cm3

【單質熔點】640.0 ℃

【單質沸點】3902.0 ℃

【原子半徑(jing)】未知(zhi)

【離子半(ban)徑】未(wei)知

【共價半徑】未知

晶體結構：

晶胞為正交晶胞。

晶胞參數：

a = 666.3 pm

b = 472.3 pm

c = 488.7 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

化學性質

自然界中的(de)(de)镎(na)量是(shi)很(hen)少的(de)(de)，因(yin)為(wei)壽命最長(chang)的(de)(de)237Np其半衰期也比地球的(de)(de)年齡短許(xu)多(duo)，即使當初有，幾乎都(dou)衰變掉(diao)了；只是(shi)由于鈾(you)俘獲中子(zi)的(de)(de)結果，連續(xu)不斷(duan)地生成镎(na)，所以(yi)它(ta)才(cai)能(neng)以(yi)極少量的(de)(de)形(xing)式存(cun)在(zai)于自然界中。镎(na)的(de)(de)發現是(shi)很(hen)重要的(de)(de)，它(ta)揭開超鈾(you)元(yuan)(yuan)素領域的(de)(de)面紗，而且它(ta)首次(ci)啟示5f電(dian)子(zi)存(cun)在(zai)的(de)(de)可(ke)能(neng)性，即涉(she)及錒(a)后元(yuan)(yuan)素在(zai)周(zhou)期表中的(de)(de)位(wei)置問題。

镎的化學性質表(biao)明，它與錒系中(zhong)相(xiang)鄰近的元(yuan)素鈾(you)(you)和钚有明顯的差別，兩(liang)者比較(jiao)起來，更(geng)接近于(yu)鈾(you)(you)，特別是水溶液中(zhong)的化學行為如此。已經以公斤(jin)量生產長(chang)壽(shou)命的237Np，它的半衰期雖長(chang)達2.14×10?a，但它的比活度仍為天(tian)然鈾(you)(you)的2000倍左右。由(you)于(yu)研(yan)究(jiu)它們時需要復雜的設備，以及超鈾(you)(you)元(yuan)素的毒(du)性作用，因而對镎化學在(zai)許多方面尚待深入研(yan)究(jiu)。

已(yi)知镎(na)有(you)18種同位素(su)(su)，都具有(you)放(fang)射(she)性，其中(zhong)(zhong)(zhong)最有(you)實用價值的(de)是(shi)239Np和(he)237Np。前者是(shi)從238U通(tong)過(guo)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)輻照(zhao)生產裂變(bian)核燃(ran)料(liao)238Pu中(zhong)(zhong)(zhong)間核素(su)(su)；而后者則(ze)是(shi)熱中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)反應堆乏燃(ran)料(liao)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)一(yi)個核素(su)(su)，它是(shi)生產238Pu的(de)靶料(liao)。

在1200℃下用鋇蒸汽作用于NpF?可制得微(wei)量(liang)金屬镎。镎是銀白(bai)色(se)重金屬，密度為20.45g/cm3，熔點為640±1℃。金屬镎易溶于鹽酸(suan)(suan)、硫酸(suan)(suan)和含(han)F-的硝酸(suan)(suan)中，室(shi)溫時，金屬镎在干燥空氣(qi)中由于表面(mian)形成一種氧化膜而顯得十(shi)分穩定。

镎的(de)還原性很強，可(ke)以與很多(duo)非金屬元素起反(fan)應(ying)，鑒于(yu)篇幅原因，本文僅對镎的(de)鹵(lu)化(hua)物及镎的(de)氧化(hua)物做簡要介(jie)紹(shao)。

氧(yang)化態主要為Np+5

還有 Np+2， Np+3， Np+4， Np+6， Np+7

原子(zi)體積(ji):(立(li)方(fang)厘米/摩爾)

11.62

镎(na)從+2到+7價(jia)有多(duo)種化(hua)合價(jia)，+3價(jia)镎(na)的(de)(de)化(hua)合物及(ji)水(shui)溶(rong)液(ye)呈(cheng)藍色(se)(se)或紫色(se)(se)，被(bei)空(kong)氣氧化(hua)成+5價(jia)的(de)(de)镎(na)。+4價(jia)镎(na)的(de)(de)化(hua)合物及(ji)水(shui)溶(rong)液(ye)，由(you)黃綠(lv)色(se)(se)變為深綠(lv)色(se)(se)。+5價(jia)镎(na)在水(shui)溶(rong)液(ye)中以NpO?+形(xing)式(shi)存(cun)在。+6價(jia)镎(na)的(de)(de)水(shui)溶(rong)液(ye)呈(cheng)粉紅色(se)(se)。+7價(jia)镎(na)在堿性水(shui)溶(rong)液(ye)中也NpO?3?的(de)(de)形(xing)式(shi)存(cun)在。

镎的氟化物

紫色(se)的NpF3和綠色(se)的NpF4是分別在H2與O2存在下，將二氧化镎于500℃時(shi)通(tong)氟化氫(qing)制成的。

其中(zhong)NpO2可(ke)由镎的氫(qing)氧(yang)化物、碳酸(suan)鹽(yan)(yan)、草酸(suan)鹽(yan)(yan)或硝酸(suan)鹽(yan)(yan)代替(ti)。NpF4在氫(qing)氣(qi)流中(zhong)加熱(re)可(ke)還原(yuan)成NpF3。這兩種氟化物都不溶于水和稀酸(suan)，因而也能從水溶液中(zhong)用(yong)沉淀法(fa)制得(de)。

NpF6固態時(shi)為橙色，氣態時(shi)無色。它(ta)可在300一500℃時(shi)以BrF3，BrF5或單質(zhi)氟(fu)對NpO2

或NpF4進行氟化而(er)得。NpF6同(tong)PuF6一(yi)樣見光便(bian)分解。由于237Np的(de)比活度(du)低(di)，它的(de)自輻解作(zuo)用(yong)也弱。NpF6遇到痕量水分便(bian)迅速(su)分解為氟化镎酰NpO2F2，較純的(de)NpO2F2是由NpO3·H2O

BrF3在(zai)室溫下(xia)反(fan)應，或與F2在(zai)230℃時反(fan)應，與HF在(zai)300℃時反(fan)應而得(de)到；也(ye)能(neng)在(zai)真空條(tiao)件下(xia)濃(nong)縮(suo)Np(VI)的氫氟酸(suan)溶液(ye)制得(de)。

固體(ti)NpO2與堿金屬碳酸(suan)鹽(yan)(yan)、碳酸(suan)氫鹽(yan)(yan)或(huo)草酸(suan)鹽(yan)(yan)在500℃的(de)HF—O，氣(qi)流中反應，可生成三元(yuan)(yuan)氟(fu)化(hua)物LiNpF5或(huo)7MF·6NpF6(M=Na，K，Rb)，它們與其(qi)他四價錒系元(yuan)(yuan)素的(de)相應化(hua)合物都(dou)是同構的(de)。此外尚有Na2NpF6，Na3NpF8，K2NpF6，Rb2NpF6，Rb2·NpF7等含(han)镎的(de)氟(fu)化(hua)物，它們多呈(cheng)綠色或(huo)粉紅一紫色。

镎的氧化物

文獻中已報道的(de)Np—O2和(he)Np-O2一H2O體系中的(de)化合(he)物(wu)有(you)如下幾種：

氧化(hua)物：NpO，Np2O3，NpO2，Np2O5和Np3O8；

水合(he)氧化物：NpO2OH，NpO3H2O，NpO3·2H2O和NpO2(OH)3·3H2O。

其中比較重(zhong)要的(de)是NpO2，它是镎(na)(na)的(de)氧(yang)(yang)化物中最穩(wen)定(ding)的(de)化合物，常(chang)作為反(fan)應堆輻照237Nb的(de)靶(ba)料物。一(yi)般(ban)可(ke)通(tong)過加熱分解镎(na)(na)的(de)氫氧(yang)(yang)化物、硝酸(suan)鹽和草(cao)酸(suan)鹽制得(de)NpO2，用CO在450℃以(yi)上還原高價镎(na)(na)的(de)氧(yang)(yang)化物也(ye)能生成NpO2。這一(yi)氧(yang)(yang)化物還可(ke)在800--1000℃下在空(kong)氣中氧(yang)(yang)化金屬(shu)镎(na)(na)而得(de)到(dao)。在氧(yang)(yang)的(de)壓力大于2個大氣壓時，金屬(shu)镎(na)(na)在25℃時就氧(yang)(yang)化為NpO2。

NpO2與許多元(yuan)素氧化(hua)物進行固(gu)相反應(ying)(ying)，或從LiNO3一NaNO3熔鹽(yan)中沉淀，都可生(sheng)成(cheng)四價、五(wu)價、六價和七價镎的三元(yuan)氧化(hua)物或氧化(hua)物相，這取決(jue)于反應(ying)(ying)條件和加(jia)入(ru)的金屬氧化(hua)物。

至今所發(fa)現的(de)(de)大(da)多數三元(yuan)和(he)(he)多元(yuan)氧化物都是含Np(IV)和(he)(he)Np(VI)的(de)(de)。

制備方法

通常由人工合成(cheng)。金屬(shu)镎(na)是(shi)用鋇(bei)（Ba）還原三氟(fu)化镎(na)(NpF3)得到，為銀白色有伸(shen)展性的金屬(shu)。

由NpF3或NpF4用金屬(shu)鋇蒸氣在1200℃還原而制得。

镎的分析測定

通常分析(xi)試樣中(zhong)，镎(na)(na)的(de)(de)含量很小而(er)雜質量卻很大，因(yin)此，在大多(duo)數的(de)(de)分析(xi)測(ce)(ce)定(ding)中(zhong)，需要(yao)將镎(na)(na)與其他元素經初(chu)步分離，再濃縮和純化(hua)。例如通過價態的(de)(de)改變、離子(zi)交換或多(duo)級溶劑(ji)萃(cui)取等分離方法(fa)(fa)來實現。對(dui)于(yu)镎(na)(na)的(de)(de)測(ce)(ce)定(ding)可(ke)有多(duo)種方法(fa)(fa)，其中(zhong)以(yi)測(ce)(ce)量“镎(na)(na)源”輻射(she)(she)的(de)(de)能譜及溶液中(zhong)镎(na)(na)離子(zi)的(de)(de)吸收光譜較為重(zhong)要(yao)，即是輻射(she)(she)測(ce)(ce)量法(fa)(fa)和分光光度法(fa)(fa)為主，這(zhe)兩種方法(fa)(fa)就靈敏(min)度和選擇性(xing)而(er)言相差無(wu)幾，而(er)化(hua)學方法(fa)(fa)鑒定(ding)镎(na)(na)則較少有實際意(yi)義。

輻射測(ce)(ce)量法測(ce)(ce)定(ding)237Np是基于測(ce)(ce)量其α和(he)β射線(xian)，它的(de)比(bi)活度很低(1．58×103α粒子/μg·min)，但由于它是最靈敏的(de)方法，所以(yi)α測(ce)(ce)量法廣(guang)泛地用于Np的(de)測(ce)(ce)定(ding)。 分光(guang)(guang)光(guang)(guang)度法是利用镎的(de)水(shui)溶液和(he)有機溶液均有特(te)征的(de)吸收光(guang)(guang)譜(pu)，根據這些光(guang)(guang)譜(pu)，不僅可(ke)(ke)以(yi)測(ce)(ce)定(ding)镎的(de)價態(tai)，而且(qie)可(ke)(ke)以(yi)測(ce)(ce)定(ding)镎的(de)含量。

其(qi)他(ta)還有象中子活(huo)化分(fen)析法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、滴(di)(di)定法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、電化學法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、質(zhi)譜(pu)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、X射線測(ce)定法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)萃取(qu)色層法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)與質(zhi)譜(pu)測(ce)量相(xiang)結合等分(fen)析測(ce)定方法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。綜合起來看，活(huo)化分(fen)析法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是測(ce)定镎(na)的(de)最靈敏的(de)方法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，但它需有很強(qiang)的(de)中子源，分(fen)析的(de)時間也較長。其(qi)次是d能(neng)譜(pu)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)偶氮胂(shen)111分(fen)光(guang)光(guang)度(du)(du)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，它們的(de)缺(que)點是對(dui)钚或鈾的(de)選(xuan)(xuan)擇性(xing)差，因此應用這些方法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)時，需將镎(na)與雜質(zhi)預先分(fen)離。二甲酚橙分(fen)光(guang)光(guang)度(du)(du)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)控制電位庫(ku)侖法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，則是分(fen)析镎(na)的(de)選(xuan)(xuan)擇性(xing)較好(hao)的(de)方法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。其(qi)他(ta)安培(pei)滴(di)(di)定、庫(ku)侖滴(di)(di)定和(he)絡合滴(di)(di)定對(dui)測(ce)定镎(na)的(de)精密度(du)(du)較好(hao)，但有時可能(neng)產生相(xiang)當大的(de)系統誤差。